1.3. Выбор способа получения отливок корпусов

В современном производстве литых корпусов редукторов применяют следующие способы получения их отливок: литьем в одноразовые песчаные формы; в многоразовые песчано-смоляные оболочковые формы; в постоянные металлические формы; литьем по удаляемым моделям.

- Литье в одноразовые песчаные формы. Это наиболее распространен­ный и универсальный способ литья. Таким способом получают отливки различные по величине и сложности их конфигурации, из разнообразных материалов, в условиях как индивидуального, так и массового производства. Практически единственный способ изготовления крупногабаритных отливок. Исключение составляют отливки очень мелких (массой до 4 кг) корпусов, имеющих сложную конфигурацию, которые получают литьем в постоянные графитовые формы.

В рассматриваемом способе литья формовку производят по деревянным (в условиях индивидуального, мелко- и среднесерийного производства кор­пусов редукторов) или металлическим моделям (при крупносерийном и мас­совом производстве) в опоках, набиваемых песчано-глинистыми формовоч­ными смесями. Внутренние полости отливок образуют стержнями, формуе­мыми из песчаных смесей с крепителями в стержневых ящиках.

Производительность литейного процесса и качество отливок значительно повышаются при машинной формовке. Набивку опок формовочной смесью в этом случае производят с помощью пескометных, встряхивающих и прессовых машин. Однако машинная формовка значительно дороже ручной. Поэтому ее экономически целесообразно применять только при среднесерийном и более крупных масштабах производства отливок.

Точность размеров отливки зависит от качества изготовления формы и литейных свойств заливаемого в нее металла (разд. 1.5). При машинной формовке по металлическим моделям достигается 1-й класс точности изго­товления отливок с высотным параметром шероховатости их поверхностей R_Z =10…20 мкм. Ручная формовка по деревянным моделям позволяет дос­тичь только 3-го класса точности отливок с шероховатостью их поверхно­стей, имеющей R_Z 40 мкм.

- Литье в оболочковые формы. Формы в виде оболочек толщиной 6…15 мм готовят по металлическим моделям из песчаных смесей с термореактив­ной смолой (бакелит) и отверждают нагревом до 150…350 ⁰ С.

Этот способ применяют при крупносерийном и массовом производстве отливок несложной конфигурации и массой до 100 кг. Отклонение размеров отливки от их номинальных значений (точность размеров) составляет  5%, параметры шероховатости – от R_a = 1,25…2,5 мкм до R_Z = 10…20 мкм.

Литье в оболочковые формы значительно дешевле литья по выплавляемым моделям, но уступает ему по точности и возможности получения отливок сложной конфигурации.

- Литье в постоянные металлические формы. Резко повышает произво­дительность и улучшает условия труда, обеспечивает высокое качество от­ливок (повышается точность размеров, снижается шероховатость поверхно­стей, улучшается структура металла) и многократное использование форм.

Возможность применения литья в металлические формы ограничивается их высокой стоимостью, возрастающей с увеличением размеров отливки и сложности ее конфигурации. Количество отливок, которое может выдержать металлическая форма при допустимых отклонениях в размерах, характери­зует ее стойкость и зависит, главным образом, от температуры плавления металла, из которого отливается деталь (с повышением температуры стой­кость резко снижается; так, например, при заливке стали стойкость металли­ческих форм составляет всего 80 отливок, чугуна – 300, а силумина – 50000). Поэтому литье в металлические формы целесообразно применять для полу­чения небольших (массой до 100 кг) силуминовых отливок в условиях круп­носерийного и массового производства редукторов.

В зависимости от способа заливки металла в постоянную металлическую форму различают кокильное литье и литье под давлением.

- Кокильное литье. Металл заливают самотеком в стальные или чугунные формы (кокили). Способ обеспечивает точность размеров отливки до 4%, параметры шероховатости ее поверхностей отR_a=1,25…2,5 мкм до R_Z =10…20 мкм.

- Литье под давлением. Металл заливают в стальные пресс-формы под давлением 3…5 МПа. Способ обеспечивает высокую производительность (св. 200 отливок/ч) и точность размеров отливки (±1%), а шероховатость ее поверхностей имеет R_a=0,63…1,25 мкм. Последующая обработка, как пра­вило, не требуется.

- Центробежное литье применяют для изготовления полых отливок типа тел вращения. Металл заливают во вращающиеся чугунные или стальные барабаны, где он уплотняется действием центробежных сил. Мелкие детали отливают этим способом в постоянные металлические формы.

- Литье по удаляемым моделям. В зависимости от способа удаления мо­дели из литейной формы различают литье по выплавляемым и по газифици­руемым моделям.

- Литье по выплавляемым моделям. Модели изготавливают из легко­плавких материалов (парафин, стеарин, воск, канифоль) посредством литья под давлением в металлические пресс-формы. Затем модели соединяют в блоки, покрывают тонким слоем огнеупорного состава (кварцевый порошок с этилсиликатом или жидким стеклом) и заформовывают в неразъемные песчаные формы, которые прокаливают при 850…900 ⁰С, в результате чего модели без остатка удаляются из литейной формы. В образовавшиеся по­лости металл заливают самотеком или под давлением 0,2…0,3 МПа.

Способ применяют вместо литья в металлические формы для чугунных и стальных отливок, имеющих сложную конфигурацию с выступающими эле­ментами, углублениями и закрытыми внутренними полостями, с массой до 500 кг, в условиях среднесерийного и более крупных масштабах производства корпусных деталей редуктора. Точность размеров и чистота поверхно­стей отливки при этом способе литья достаточно высокие (±2%; R_a=2,5…5,0 мкм), но несколько хуже, чем при литье под давлением.

- Литье по газифицируемым моделям. В неразъемные песчаные формы заформовывают модели из пенополистирола, которые при заливке металла в литейную форму газифицируются; пары и газы, образующиеся при газифи­кации модели, уходят из формы через выпоры и вентиляционные отверстия. Литье по удаляемым полистироловым моделям позволяет получить точные отливки массой до 500 кг практически без ограничений по их конфигурации.

В связи с тем, что для подавляющего большинства редукторов их корпуса целесообразно изготавливать из серых чугунов литьем в одноразовые песчаные формы, то проектированию именно таких корпусов уделено ос­новное внимание в данной работе, а особенности, связанные с производст­вом отливок из других материалов и другими способами литья, отмечаются попутно.